Quanto inquinano gli aerei? E quanto vapore acqueo producono?

In questo articolo dimostriamo che un aereo inquina quanto centinaia di autovetture. Se quindi vi prendete la briga di contare gli aerei che passano di giorno (e anche di notte) rimarrete sconcertati: sopra la vostra testa passano circa 200 aerei al giorno  il cui passaggio equivale al traffico di almeno 2.000 autoveicoli.
Se poi vi accorgente del gran rumore che fanno molti di quegli aerei vi renderete conto che devono volare a quota abbastanza bassa, e quindi gran parte di quei veleni (compresi gli oltremodo tossici additivi al bario) potrebbe facilmente arrivare giù ed essere respirato dai vostri polmoni. Se poi vi spostate di paese in paese nella vostra regione e scoprite che anche 10, 20 o 30 km più in là la situazione è la stessa, arriverete alla conclusione che ormai non esistono e non possono esistere lembi di natura incontaminata. 
Forse nonostante questo non crederete a quella che qualcuno furbescamente definisce "teoria delle scie chimiche", però vi accorgerete che la biosfera terrestre è ormai sotto attacco, e vi chierete magari come mai le cosiddette associazioni ambientaliste non sollevino pubblicamente la questione.
Sull’inquinamento aereo potete anche leggere l’opuscolo  Low cost – quanto ci costi (visionabile/scaricabile sul sito scribd o scaricabile da mediafire)

NB: i calcoli qui sotto serviranno come riferimento per ulteriori studi sul fenomeno delle scie di condensa e delle scie chimiche.

Quanto vapore acqueo produce un aereo? E quanto inquina?
La reazione di combustione del kerosene (citiamo a conferma un sito che nega le scie chimiche:  http://en.wikipedia.org/wiki/Kerosene) può essere approssimata come segue,
C₁₂H₂₆ + 37/2 O₂ → 12 CO₂ + 13 H₂O
In tale reazione si parte dalla formula molecolare C12H26 per il kerosene (il kerosene è una miscela di idrocarburi).
Gli atomi, sono formati da protoni e neutroni che formano il nucleo, particelle di massa quasi uguale, e da elettroni di massa praticamente trascurabile (circa 2000 volte meno massivi dei costituenti del nucleo). Per indicare le masse degli atomi si fa riferimento ad una unità detta Unità di Massa Atomica (U.m.a.) corrispondente più o meno alla massa di un protone (la definizione per l’esattezza pone l’Unità di Massa Atomica pari ad un dodicesimo della massa dell’atomo di Carbonio 12).
Di conseguenza in tale unità di misura, a meno di approssimazioni trascurabili l’idrogeno ha massa 1, l’ossigeno ha massa 16, il carbonio 12 (le trascurabili approssimazioni sono legate sia alla leggera differenza di massa tra protoni e neutroni, che alla piccola massa degli elettroni, che al difetto di massa – effetto relativistico che tiene conto della trasformazione in energia di legame atomica e molecolare di una piccola parte della massa delle particelle).
La molecola del kerosene in tale formula è formata da 12 atomi di massa atomica 12 (12*12=144) e 26 atomi di idrogeno (26*1=26). Di conseguenza il kerosene misura 144+26=170 U.m.a. La molecola di acqua ha massa 18 (16+2) e quindi a secondo membro abbiamo 13 molecole di massa 18 da cui una massa di acqua pari a 13*18=234 U-m.a. Abbiamo quindi una massa di acqua di 234 unità per ogni 170 unità di kerosene combusto, ovvero 234/170 (1,3765) unità di acqua per ogni unità di kerosene.
Un litro equivale (a meno di un trascurabilissimo errore dello 0,0027%) ad un decimetro cubo di sostanza, ed il kerosene ha una densità di 0,8 gr al cm³ (anche questo dato è desunto dalla stessa pagina di wikipedia, e dal momento che esistono differenti miscele di kerosene abbiamo per prudenza preso un valore più alto in modo da sovrastimare piuttosto che sottostimare la produzione di acqua nella reazione) ovvero 0,800 kg al dm³ e quindi 0,8 kg al litro. Per ogni litro di kerosene, ovvero per ogni 0,8 kg di esso, vengono quindi generati 0,8*234/170 = 1,1 kg di acqua sotto forma di vapore.

La quantità di kerosene consumata per ora da un jet bimotore che mantenga una velocità di crociera di circa 830 km/h (ovvero ad una quota maggiore di 8 km ove volano di regola tali aerei commerciali per consumare meno carburante) si aggira sui 3000 litri all’ora. Tale dato è desunto dal documento http://micpohling.wordpress.com/2007/05/08/math-how-much-co2-released-by-aeroplane/ (il quale a sua volta si basa su fonti reperite sul sito governativo http//www.eia.doe.gov/). Tale sito per altro è assolutamente non allineato coi nostri, dato che punta il dito sulla presunta alterazione climatica causata dalle emissioni di CO2 piuttosto che sui danni della manipolazione climatica con scie chimiche e onde elettromagnetiche (noi infatti non ci preoccuperemmo di quanto CO2 produce un velivolo ma di ben altre cose).

Se in un’ora l’aereo in questione consuma 3000 litri su un percorso di 830 km è ovvio che per calcolare il consumo di kerosene per ogni kilometro percorso bisogna effettuare una divisione: il consumo di kerosene al chilometro risulta quindi di 3000/830 ovvero 3,6 litri al chilometro. Ovviamente dato che i motori sono due ciò vuol dire 1,8 litri al km per ogni motore. Il consumo per ogni metro di percorso è ovviamente mille volte inferiore: 0,0018 litri di kerosene per metro e per ogni motore.
Come abbiamo visto all’inizio un litro di kerosene bruciato nella nostra atmosfera genera circa 1,1 kg di vapore acqueo, e quindi gli 1,8 litri di kerosene consumati dal nostro bimotore percorrendo un chilometro di tragitto generano una quantità di vapore acqueo pari al prodotto 1,1*1,8 = 1,98.
Siamo così arrivati ad un dato molto importante: un singolo motore di un tipico bimotore che vola alla velocità di 830 km/h genera circa 2 kg di vapore acqueo per ogni chilometro di tragitto ovvero 2 grammi di vapore acqueo per ogni metro. Lo stesso aereo nel suo complesso genera circa 4 kg di vapore acqueo per ogni chilometro di tragitto ovvero 4 grammi di vapore acqueo per ogni metro.
Bisogna dire che i dati reperibili e desunti da fonti ufficiali non sono del tutto concordi, sebbene le differenze non siano poi così rilevanti. Del resto anche su un sito di aereonautica, http://www.aviazionecivile.com/vb/showthread.php?t=89730&page=5 ove discutono tra di loro anche dei piloti, possiamo leggere che il consumo teorico di certi modelli è in realtà minore (di un buon 10%) di quanto spesso si afferma, perché riferito a velocità troppo alte, raramente toccate nei voli su scala nazionale, ma toccate invece su tratte più lunghe.

Un sito governativo australiano ospita un documento con dati sul consumo di carburante che per alcuni modelli sono leggermente maggiori di quelli appena visti, mentre per altri modelli sono leggermente maggiori di quelli riportati da wikipedia; il documento è: http://www.casa.gov.au/manuals/regulate/apm/256r003.pdf .
Da tali dati possiamo verificare che i modelli che consumano maggiormente sono i quadrimotori boeing 747. Facciamo quindi il calcolo della quantità di vapore prodotta da questi aerei per tenere conto del limite massimo e non rischiare così di sottostimare il fenomeno.
Dati sui consumi dei boeing quadrimotore della serie 847 li troviamo anche su wikipedia italia. In fondo alla pagina http://it.wikipedia.org/wiki/Boeing_747 possiamo leggere qual’è il massimo tragitto a pieno carico e qual’è la capienza del serbatoio. Dividendo la capacità in litri del serbatoio per il tragitto massimo in km otteniamo il consumo al chilometro dell’aereo per i suoi vari modelli. Ad esempio per un quadrimotore 747-8I dividendo i 243120 litri del serbatoio per i 14205 km di tragitto massimo si ottiene un consumo di circa 17 litri al chilometro. Ovviamente si tratta di un consumo medio che non tiene conto del fatto che i consumi sono maggiori durante la fase di decollo e di atterraggio, quando l’aereo vola più basso incontrando maggiore resistenza da parte dell’aria.
Dai dati desunti dal documento australiano appena citato si deduce che il consumo tipico di un 747 è di 15.000 litri all’ora. Se in un’ora tale aereo percorre circa 913 km (sempre alla voce http://it.wikipedia.org/wiki/Boeing_747 troviamo che la sua velocità di crociera è di 913 km/h) allora il consumo (leggermente sovrastimato per quanto detto prima) è di 15.000 litri diviso 913 km e quindi 16,4. Nel sito già citato, http://micpohling.wordpress.com troviamo poi il seguente dato riguardo ai quadrimotori della serie 747-400
* Cruising speed (velocità di crociera) = 910 km/h
* Passenger capacity (posti passeggeri) = 409 (max)
* Fuel consumption (consumo di carburante) per km = 11.875 L/km
Ma ancora una volta nell’incertezza preferiamo sovrastimare piuttosto che sottostimare e quindi utilizzeremo di seguito il dato 16,4.
A conti fatti si può affermare che i consumi varino dai 3,6 litri di kerosene al chilometro di alcuni bimotori ai 16,4 di alcuni quadrimotori. Ovviamente se dividiamo il primo dato per due otteniamo 1,8 litri al km per ogni motore mentre nel secondo caso otteniamo 4,2 litri per km.
Se un litro di kerosene genera 1,1 kg di acqua i 4,2 litri di kerosene consumati dall’aereo percorrendo un chilometro di tragitto generano una quantità di vapore acqueo pari al prodotto 1,1*4,8 = 4,62.
Siamo così arrivati ad un dato molto importante: un singolo motore di un quadrimotore ad alto consumo di carburante che vola alla velocità di 913 km/h genera circa 4,62 kg di vapore acqueo per ogni chilometro di tragitto ovvero 4,62 grammi di vapore acqueo per ogni metro.
Per quanto riguarda invece il consumo in sè, che è correlato ovviamente all’inquinamento, possiamo riassumere che si va dai 3,6 ai 16,4 litri per chilometro. Se una autovettura consuma (quando va bene) 1 litro ogni 20 km (ovvero se riesce a coprire 20 km con un litro di carburante) allora possiamo calcolare il consumo di 1/20 di litro per km, valore che ovviamente dipende anche qui moltissimo dai modelli delle auto e anche dal fatto che ci si aggiri nel traffico urbano o che si viaggi su una strada a scorrimento veloce. Potremmo affermare allora che un’autovettura consuma una quantità di carburante compresa tra 0,05 e 0,1 litri per km, e che un aereo consuma, e quindi inquina, quanto 100/200 autovetture (il valore medio di 10 litri al km degli aerei è 200 volte maggiore di 0,05 e 100 volte maggiore di 0,1).

Notate bene: la combustione della benzina, come del diesel o o del cherosene (il carburante degli aerei), ovvero di qualsiasi idrocarburo, genera CO2 (anidride carbonica) e H2O (acqua), oltre a diverse sostanze inquinanti.

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